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Pierre Gilbert (1995) - CONTROLLO della Popolazione

Nanoparticelle e ingegneria genetica: inoculare proteine bio-ingegnerizzate per il controllo remoto del cervello umano

 

Controllo del cervello e del comportamento umano attraverso l'inoculazione di nano-particelle bio-ingegnerizzate non è fantascienza.

Due team di scienziati hanno sviluppato nuovi modi di stimolare i neuroni con nanoparticelle, permettendo loro di attivare le cellule cerebrali a distanza usando la luce o i campi magnetici. I nuovi metodi sono più veloci e molto meno invasivi di altri metodi hi-tech disponibili, quindi potrebbero essere più adatti per potenziali nuovi trattamenti per le malattie umane.

I ricercatori hanno vari metodi per manipolare l'attività delle cellule cerebrali, probabilmente il più potente è l'optogenetica, che permette loro di accendere o spegnere specifiche cellule cerebrali con una precisione senza precedenti, e contemporaneamente registrare il loro comportamento, utilizzando impulsi di luce. Questo è molto utile per sondare i circuiti neurali e il comportamento, ma comporta prima la creazione di topi geneticamente modificati con neuroni sensibili alla luce, e poi l'inserimento delle fibre ottiche che portano la luce nel cervello, quindi ci sono grandi barriere tecniche ed etiche al suo utilizzo negli esseri umani.

Ricercatori negli Stati Uniti hanno sviluppato un nuovo metodo per controllare i circuiti cerebrali associati a complessi comportamenti animali, usando l'ingegneria genetica per creare una proteina magnetizzata che attiva specifici gruppi di cellule nervose a distanza. La nano-medicina potrebbe aggirare questo problema. Francisco Bezanilla dell'Università di Chicago e i suoi colleghi sapevano che le nanoparticelle d'oro possono assorbire la luce e convertirla in calore, e diversi anni fa hanno scoperto che la luce infrarossa può far sparare ai neuroni impulsi nervosi riscaldando le loro membrane cellulari.

Hanno quindi attaccato nanorodi d'oro a tre diverse molecole che riconoscono e si legano a proteine nelle membrane cellulari - la tossina dello scorpione Ts1, che si lega a un canale del sodio coinvolto nella produzione di impulsi nervosi, e anticorpi che legano i canali P2X3 e TRPV1, entrambi presenti nei neuroni del ganglio della radice dorsale (DRG), che trasmettono informazioni sul tatto e sul dolore su per il midollo spinale e nel cervello.

I ricercatori hanno aggiunto queste particelle ai neuroni DRG che crescono in piastre di Petri, in modo che si legassero alle cellule che mostrano le proteine rilevanti sulla loro superficie. Hanno poi esposto le cellule a impulsi millisecondi di luce visibile, che hanno riscaldato le particelle, inducendo le cellule a sparare impulsi nervosi in risposta. Questo è stato possibile non solo nei neuroni isolati, ma anche in fette di tessuto dell'ippocampo di ratto. In entrambe le situazioni, le particelle sono rimaste saldamente in posizione quando aggiunte in basse concentrazioni, consentendo la stimolazione ripetuta delle cellule per oltre mezz'ora.Il team di Polina Anikeeva al Massachusetts Institute of Technology ha adottato un approccio leggermente diverso, utilizzando particelle sferiche di ossido di ferro che emettono calore quando esposte a un campo magnetico alternato.

In primo luogo, hanno iniettato un virus che porta il gene TRPV1 nel tegumento ventrale dei topi, in modo che i neuroni avrebbero preso il virus ed espresso il gene, rendendoli sensibili al calore. Un mese dopo, hanno iniettato le nanoparticelle nella stessa parte del cervello, e poi hanno applicato campi magnetici. Questo ha fatto sì che le nanoparticelle emanassero abbastanza calore da attivare i canali TRPV1, inducendo i neuroni a sparare lunghi treni di impulsi nervosi.

I neuroni inglobano le nanoparticelle di ossido di ferro, e i ricercatori hanno scoperto che le particelle iniettate persistevano nel cervello degli animali, in modo da poter continuare ad attivare le cellule del tegumento ventrale fino a un mese dopo, causando meno danni ai tessuti rispetto agli elettrodi impiantabili in acciaio inossidabile.

Entrambi i metodi sono abbastanza limitati nella loro specificità. Le nanoparticelle d'oro si legano solo ai molteplici tipi di cellule che esprimono il canale del sodio, P2X3 o TRPV1, mentre il virus TRPV1 e le particelle di ossido di ferro entrano nelle cellule in modo casuale intorno al sito di iniezione. Questo è facilmente risolvibile, dato che le nanoparticelle possono essere coniugate a quasi tutte le molecole, ma mentre entrambi i metodi possono attivare i neuroni, nessuno può inibirli, e non è affatto chiaro come potrebbero essere modificati per farlo.

Le nanoparticelle sono già utilizzate in altri campi. Possono, per esempio, mirare e distruggere le cellule maligne, e quindi sono promettenti nella terapia del cancro. Più recentemente, alcuni ricercatori hanno sfruttato la loro capacità di intrufolarsi attraverso la barriera emato-encefalica, e le hanno usate per visualizzare e ridurre i danni dell'ictus e l'infiammazione nei ratti.

Anche se ancora in fase sperimentale, una ricerca come questa potrebbe alla fine permettere la stimolazione cerebrale profonda senza fili e minimamente invasiva del cervello umano. Il gruppo di Bezanilla mira ad applicare il loro metodo per sviluppare trattamenti per la degenerazione maculare e altre condizioni che uccidono le cellule sensibili alla luce nella retina. Ciò comporterebbe l'iniezione di nanoparticelle nell'occhio in modo che si leghino ad altre cellule retiniche, permettendo alla luce naturale di eccitarle per sparare impulsi al nervo ottico.

Capire come il cervello genera il comportamento è uno degli obiettivi finali delle neuroscienze - e una delle sue domande più difficili. Negli ultimi anni, i ricercatori hanno sviluppato una serie di metodi che permettono loro di controllare a distanza gruppi specifici di neuroni e di sondare il funzionamento dei circuiti neuronali.

Il più potente di questi è un metodo chiamato optogenetica, che permette ai ricercatori di accendere o spegnere popolazioni di neuroni correlati su una scala di tempo millisecondo per millisecondo con impulsi di luce laser. Un altro metodo sviluppato di recente, chiamato chemogenetica, utilizza proteine ingegnerizzate che sono attivate da farmaci di design e possono essere mirate a specifici tipi di cellule.

Anche se potenti, entrambi questi metodi hanno degli svantaggi. L'optogenetica è invasiva, richiedendo l'inserimento di fibre ottiche che forniscono gli impulsi di luce nel cervello e, inoltre, la misura in cui la luce penetra il tessuto cerebrale denso è fortemente limitata. Gli approcci chemiogenetici superano entrambi questi limiti, ma tipicamente inducono reazioni biochimiche che richiedono diversi secondi per attivare le cellule nervose. La nuova tecnica, sviluppata nel laboratorio di Ali Güler all'Università della Virginia a Charlottesville, e descritta in una pubblicazione online anticipata sulla rivista Nature Neuroscience, non solo non è invasiva, ma può anche attivare i neuroni rapidamente e reversibilmente.

Diversi studi precedenti hanno dimostrato che le proteine delle cellule nervose che sono attivate dal calore e dalla pressione meccanica possono essere geneticamente modificate in modo che diventino sensibili alle onde radio e ai campi magnetici, attaccandole a una proteina che conserva il ferro chiamata ferritina, o a particelle paramagnetiche inorganiche. Questi metodi rappresentano un importante progresso - per esempio, sono già stati utilizzati per regolare i livelli di glucosio nel sangue nei topi - ma coinvolgono più componenti che devono essere introdotti separatamente.

La nuova tecnica si basa su questo lavoro precedente, e si basa su una proteina chiamata TRPV4, che è sensibile sia alla temperatura che alle forze di stiramento. Questi stimoli aprono il suo poro centrale, permettendo alla corrente elettrica di fluire attraverso la membrana cellulare; questo evoca impulsi nervosi che viaggiano nel midollo spinale e poi fino al cervello.

Güler e i suoi colleghi hanno ragionato sul fatto che le forze di coppia magnetica (o di rotazione) potrebbero attivare TRPV4 tirando il suo poro centrale, e così hanno usato l'ingegneria genetica per fondere la proteina alla regione paramagnetica della ferritina, insieme a brevi sequenze di DNA che segnalano alle cellule di trasportare le proteine alla membrana delle cellule nervose e inserirle in essa.

Quando hanno introdotto questo costrutto genetico in cellule renali embrionali umane che crescevano in piastre di Petri, le cellule hanno sintetizzato la proteina 'Magneto' e l'hanno inserita nella loro membrana. L'applicazione di un campo magnetico ha attivato la proteina TRPV1 ingegnerizzata, come evidenziato da aumenti transitori nella concentrazione di ioni calcio all'interno delle cellule, che sono stati rilevati con un microscopio a fluorescenza.

Successivamente, i ricercatori hanno inserito la sequenza di DNA di Magneto nel genoma di un virus, insieme al gene che codifica la proteina fluorescente verde, e sequenze di DNA regolatore che causano l'espressione del costrutto solo in determinati tipi di neuroni. Hanno poi iniettato il virus nel cervello dei topi, mirando alla corteccia entorinale, e sezionato il cervello degli animali per identificare le cellule che emettevano fluorescenza verde. Utilizzando microelettrodi, hanno poi dimostrato che l'applicazione di un campo magnetico alle fette di cervello ha attivato Magneto in modo che le cellule producano impulsi nervosi.

Per determinare se Magneto può essere usato per manipolare l'attività neuronale in animali vivi, hanno iniettato Magneto in larve di pesce zebra, mirando ai neuroni del tronco e della coda che normalmente controllano una risposta di fuga. Hanno poi posto le larve di pesce zebra in un acquario magnetizzato appositamente costruito, e hanno scoperto che l'esposizione a un campo magnetico ha indotto le manovre di avvolgimento simili a quelle che si verificano durante la risposta di fuga. (Questo esperimento ha coinvolto un totale di nove larve di pesce zebra, e successive analisi hanno rivelato che ogni larva conteneva circa 5 neuroni che esprimono Magneto).

In un ultimo esperimento, i ricercatori hanno iniettato Magneto nello striato di topi a comportamento libero, una struttura cerebrale profonda contenente neuroni che producono dopamina e che sono coinvolti nella ricompensa e nella motivazione, e poi messo gli animali in un apparato diviso in sezioni magnetizzate e non magnetizzate. I topi che esprimono Magneto hanno trascorso molto più tempo nelle aree magnetizzate rispetto ai topi che non l'hanno fatto, perché l'attivazione della proteina ha causato i neuroni striatali che la esprimono per rilasciare dopamina, in modo che i topi trovato essere in quelle aree gratificante. Questo dimostra che Magneto può controllare a distanza l'accensione dei neuroni in profondità nel cervello, e anche controllare comportamenti complessi.

Il neuroscienziato Steve Ramirez dell'Università di Harvard, che usa l'optogenetica per manipolare i ricordi nel cervello dei topi, dice che lo studio è "cazzuto". <<I tentativi precedenti [usando magneti per controllare l'attività neuronale] avevano bisogno di più componenti perché il sistema funzionasse - iniettare particelle magnetiche, iniettare un virus che esprime un canale sensibile al calore, [o] fissare la testa dell'animale in modo che una bobina potesse indurre cambiamenti nel magnetismo,>> spiega. <<Il problema di avere un sistema multicomponente è che c'è così tanto spazio per ogni singolo pezzo per rompere.>>

<<Questo sistema è un singolo, elegante virus che può essere iniettato in qualsiasi punto del cervello, il che rende tecnicamente più facile e meno probabile che le campane mobili si rompano,>> aggiunge, <<e la loro attrezzatura comportamentale è stata intelligentemente progettata per contenere magneti dove appropriato in modo che gli animali potessero muoversi liberamente.>>

La 'magnetogenetica' è quindi un'importante aggiunta alla cassetta degli attrezzi dei neuroscienziati, che senza dubbio sarà ulteriormente sviluppata e fornirà ai ricercatori nuovi modi di studiare lo sviluppo e la funzione del cervello.

Riferimenti:

Carvalho-de-Souza, J. L., et al. (2015). Photosensitivity of Neurons Enabled by Cell-Targeted Gold Nanoparticles. Neuron, DOI: 10.1016/j.neuron.2015.02.033

Chen, R., et al. (2015). Wireless magnetothermal deep brain stimulation. Science, DOI: 10.1126/science.1261821 [PDF]

Costandi, Mo (2015). Remote control of brain activity with heated nanoparticles. The Guardian

Costandi, Mo (2016). Genetically engineered 'Magneto' protein remotely controls brain and behavior. The Guardian

Stato di Emergenza perenne? No, solo il primo assaggio del nuovo Stato di Eccezione. Povera Italia...

Lo stato di emergenza ormai è finito. Il 31 gennaio 2022 scadrà il termine ultimo per eventuali rinnovi previsti dal codice della protezione civile (l'emergenza può essere dichiarata per un massimo di un anno rinnovabile fino ad un altro anno, per un totale massimo di 2 anni). Si entra così senza che nessuno batta ciglio nello stato di eccezione, che entrerà in vigore dal 1 febbraio 2022 a meno che qualcuno non blocchi questa follia psico-sanitaria. Nessuno penso lo farà. Con lo stato di eccezione, da febbraio prossimo il governo sarà libero di emanare leggi speciali senza più necessità di una anche solo ipotetica o parziale emergenza. Tutti dovranno vaccinarsi, da quando si nasce a quando si muore. Codice digitale obbligatorio sostitutivo di qualsiasi documento, contenente ovviamente gli atti di proprietà oltre che i conti correnti di ciascun cittadino. Eliminazione della proprietà privata per i cittadini e, se siamo fortunati, un bel collare elettronico tanto per non farci mancare nulla. Eccolo il futuro, non troppo distopico che ci aspetta se continueremo ad obbedire. Nulla rimarrà sano. Nessuno si salverà. E non pensiate che toglieranno mascherine, gel per le mani tamponi e tutte le altre assurdità fin qui imposte. Ci aspetta un bel 2022. Popolo, ti sveglierai in tempo?

Susanne Fürst del Partito della Libertà austriaco (FPÖ), che ha votato contro l'emendamento a una legge amministrativa, ha avvertito che potrebbe essere introdotto un anno di reclusione per punire i non vaccinati. L'emendamento aumenta le multe per il mancato rispetto del mandato da 726 euro (617 sterline/818 dollari) a 2.000 euro (1.701 sterline/2.255 dollari), aumentando anche il tempo di detenzione per coloro che si rifiutano di pagare da quattro settimane a un anno. Non solo gli austriaci che non si conformeranno al mandato del vaccino a febbraio dovranno affrontare multe fino a 7.200 euro (6133 sterline), ma coloro che non pagheranno dovranno affrontare una pena detentiva di 12 mesi. L'emendamento richiede anche che le persone che sono incarcerate paghino per la propria reclusione. L'emendamento afferma che: "Se la detenzione è eseguita dai tribunali, i costi associati saranno recuperati dai tribunali dalla parte obbligata in conformità con le disposizioni esistenti per il recupero dei costi di esecuzione delle sanzioni giudiziarie". Nonostante i critici come Fürst abbiano protestato che l'emendamento potrebbe essere usato per imporre dure punizioni per punire ulteriormente i non vaccinati, le misure sono state approvate comunque.

(Tratto dall'articolo: dailyexpose.uk/2021/12/15/austria-to-impose-1-year-prison-sentences-on-the-unvaccinated)